磁记录和标准在磁卡分析中的应用

　　1引言
　　社会上发行的各种银行磁条卡、超市会员卡、存折本、磁性火车票、社保卡等都采用了磁条记录信息的方式。国际上对该类卡的磁记录特性有明确的标准要求:ISO /IEC 7811识别卡磁记录技术的系列标准，该标准在磁卡行业里人人皆知，但对于如何应用及基础的工作原理却不是很清楚。对此我们将磁记录技术在磁卡中应用的工作原理结合国际标准对各种读写问题进行了分析。
　　2磁记录技术
　　2.1材料
　　磁记录材料具有良好的导磁性能，在外加磁场的作用下能产生很强的与外加磁场同向的磁感应强度;当外加磁场除去后，仍保留磁性Mrl剩磁。正是因为磁记录材料的这种磁残留的特性，让磁记录材料能够实现信息记录。
　　非磁记录材料在外加磁场作用下可以产生相同方向的磁感应强度，但外加磁场除去后，它的磁感应强度也降为零，无法实现信息的记录。
　　2.2磁记录读写原理
　　磁记录过程包含2个过程:记录过程、读出过程。
　　记录过程:磁头将记录信息通过编码器按照FM的编码方式将信息转换为二进制码。二进制码转换为电流的交变，在磁头的工作缝隙处形成磁场，该磁场将磁带上的磁颗粒磁化，由于磁记录材料有良好的导磁性能和磁残留的特性。可将信号记录在磁带上。
　　读出过程:磁卡记录的信息会产生一个剩磁场，金属磁头在磁卡上移动切害」磁力线就会产生一定的电压，在线圈里形成电流，再通过译码器根据F2F编码方式将二进制码转换为记录的字符或数字。
　　3磁卡分析依据、设备及流程
　　本文中所依据的磁卡记录特性测试标准为:
　　ISOlIEC 7811-2识别卡记录技术:低矫顽力磁条
　　ISOlIEC 7811-6识别卡记录技术:高矫顽力磁条
　　3.1 781-6标准中工作特性的研究
　　对于标准的应用很多人关注的是UA1等信号幅度的植是多少，是否超出标准的范围。但真正要学习和关注的应该是磁记录饱和曲线。
　　在磁卡分析中最常应用的就是饱和曲线窗口图。图中饱和曲线的横坐标为写磁电流，纵坐标为写磁的信号幅度。IR为基准电流，Imin为写磁小电流，Imax为写磁大电流，这2个电流的区间为写磁设备的工作区间。也就是写磁设备的写磁电流规定范围。该曲线可以反映出磁卡在不同电流下写磁后会得到的信号输出幅度情况。有人提出电流的工作窗口位置的设计为什么要在饱和点之后?
　　饱和点前信号幅度的斜率变化比较陡，很小的电流变化便会引起较大的幅度差异，而过饱和点后电流的些许变化，对信号幅度的影响很低。考虑到各种写磁设备随有电流的差异但写磁幅度要保持一直的情况。电流的工作窗口设置在了相对较平稳的饱和点后的区域。
　　又有人提出为什么电流越大，信号幅度会越低?
　　这是因为磁卡写磁过程是移动的，在写磁过程中随着写磁电流的增大，经过磁卡的磁头的磁场会越大，磁头的磁化范围同样会扩大，这样已写好信息的区域被扩大的多余磁场干扰到，已写好信息的区域其磁场会被削弱一部分。记录的信号输出幅度随之下降。如同打扫地上的灰尘，力量小扫不干净，力量大灰尘飞起来又落回地上，仍不干净。
　　对于ISOlIEC 7811-6规定的未编码卡测试中检测的仅是磁卡是否具备正常记录信息的能力，至于卡能否写磁正确，取决与写磁设备及其状态。
　　3.2磁条分析测试设备
　　目前，磁记录行业里进行磁卡评测与问题分析的有利工具为磁条分析仪，主要有英国BANERS和美国QCARD两大设备制造商。利用这2种分析仪可以让各种问题实现量化的展示。
　　本文中使用的分析设备为:MT3000磁条分析仪，英国GARNERS产出。特点:陶瓷磁头，具有较强的耐磨性，拥有强大的数据统计、分析功能。
　　铁磁仪:用于静磁特性检测，分辨出材料是高矫顽力还是低矫顽力磁条。制样简单，稳定。
　　磁显液:显示记录信息的痕迹。让无形的磁力可视化。
　　3.3一般的分析流程
　　分析流程中最重要的是信息收集过程，如果信息收集不全，会造成分析判断错误。
　　(1)信息收集:
　　了解出问题的过程是写磁还是读磁过程;
　　了解写磁或读磁所用的仪器设备型号、品牌;
　　了解出现读写问题的量，是全部还是部分;
　　了解制做的卡片外观情况。
　　(2)用磁显液显示出记录信息情况。查看有无记录信息、写磁位置情况;
　　(3)用分析仪读原卡记录信息，分析其记录信息的情况;
　　(4)对问题卡进行重写，以便确认原卡是否磁条本身存在问题;
　　(5)综合以上信息，出具分析报告，并提出改进或注意事项。
　　4问题与分析
　　4.1写磁出错
　　4.1.1非标的高低兼容写卡器写磁
　　对于市场上流通的高低兼容写卡器有2种:一种是可以通过软件选择高低抗写磁，一般都是大型的自动写磁设备。通常它都有两套控制电路，该种写磁设备只要档位选择适宜读写均不会出现问题，如果档位选择错误将会出现读写错误。该类写卡设备大都是符合ISOlIEC 7811-6或ISOlIEC 7811-2的标准要求的。
　　另一种则是非标准的。它工作时无须档位选择，其介绍时称从300到40000e可任意读写。经过与供应商了解，该类写磁设备的工作原理是电流的设置大约在ISO 7811-6标准规定的IR左右，比写低抗磁卡需要的电流高，比写高抗所需的电流低。
　　此种情况下写低抗卡和写高抗卡信号幅度均偏低。平均信号输出幅度约在70%UR左右。对于两种磁卡均容易写磁出错。因此不推荐使用非标的兼容写卡器。
　　4.1.2写卡器磁头磨损严重
　　磁场最密集的区域为为磁头的倾斜角处。由于磁卡记录为接触性记录，当磁头磨损后，由于角度变小，产生的磁场变弱，磁化深度变差，造成的直接后果是写磁幅度低。通常情况下写卡器磁头的使用寿命约为为500,000次，超过寿命时间后建议更换磁头。否则会影响写磁效果。
　　4.1.3磁卡信号幅度低或磁条缺陷
　　对于磁卡上磁条的剩余磁感应与信号幅度是有一定的比例关系，可通过磁条分析仪和铁磁仪配合进行磁条工作特性和静磁特性的检测。
　　除去磁条本身缺陷外目前出现的造成写磁信号幅度低的原因有:磁条之上印刷层厚;写磁头上有脏物;哑光效果压卡。
　　由于磁卡的记录为接触性记录，磁头处的磁场分布是距离越远磁场越弱。相对于磁卡来说其接受的磁场变弱了，磁化信号幅度便会偏低。目前市场上较多的社保卡、银行卡的制作都涉及到该问题，如果应用普通的磁条制卡，印刷后再写磁其信号输出幅度将达到50%左右。目前市场上的印刷工艺多为丝印银墨-丝印白墨-胶印四色-上光油。通过对收集到的数据分析，印刷总厚度约8 m左右。8 m的间隔损失将达到50%左右，因此制作该类磁卡所选用的磁条裸条信号幅度在150%左右。在生产过程中印刷层的厚度决定着输出幅度是否达标，这一因素成为目前制作隐行社保卡关键控制点。同样目前提出的哑面卡，表面成磨砂效果，美观大方。由于磨砂效果造成磁条表面粗糙，磁头与磁条的接触距离变远，造成一定的间隔损失。
　　因此磁层与磁头间的间隔无论是脏物还是涂层或是卡做成哑光效果都会造成磁头与磁层的间隔缝隙，该间隔会造成信号幅度损失，影响到最终的读写。
　　4.2读磁出错分析
　　4.2.1磁显液的应用
　　读头位置偏离写磁磁迹位置、消磁、写磁磁迹不正等问题是由于写磁手法或写磁片路不正，接触磁场等原因造成。均可以通过磁显液显示出写磁的痕迹，让问题可视化。
　　4.2.2磁条分析仪已编码卡侧试
　　对于磁迹正常，写磁幅度低、频率异常的问题通常是写磁设备选择不当、写磁设备时钟轮磨损或有脏物造成。可以通过磁条分析仪分析信号幅度Ui和Bin等数值分析。
　　5结论
　　磁卡记录技术是传统的接触性记录，磁头磁场的分布为距离磁头缝隙越远磁场越弱。根据这一特点，在写磁和读磁过程中应注意写头与磁条有效的接触紧度和接触面积。在读磁过程中最重要的即编码的识别，保持时钟和信号幅度的标准化是读磁顺利通过的保证。
　　国际标准是磁卡、写卡器共同工作的协议，只有当两方面均履行协议要求，才能实现好的兼容，减少卡读写问题的出现。